JP2016138577A - オートテンショナ - Google Patents

Abstract

【課題】優れた減衰力を有するオートテンショナを提供する。【解決手段】オートテンショナは、軸部９ａ及び外筒部９ｂを有するブラケット９と、筒状部５ａ及び筒状部５ａ及び端部５ｂを有するアーム５と、プーリ７と、捩りコイルばね１１と、ダンピング部材２１とを備える。ダンピング部材２１は、上部にテーパー面１０が形成された摺動材１７を有しており、摺動材１７は、軸部９ａの軸方向に圧縮される捩りコイルばね１１の伸長によって上方又は下方へ付勢されるとともに、テーパー面１０とアーム５又は軸部の表面との接触によって上方又は下方への付勢力が径方向外方への押し力に変換される。【選択図】図１

Description

本明細書に開示された技術は、自動車等に用いられるオートテンショナに関する。

近年、地球温暖化への対策として行われる炭酸ガス排出量の削減や、燃費の向上への要求などにより、エンジンの回転変動が大きくなっており、オートテンショナのアームの振幅も増大している。このため、オートテンショナが安定した張力を付与することが困難になりつつあり、異音やベルトスリップ等の不具合が発生しやすい状況となっている。

アームの振幅を低減させるために、オートテンショナには高い減衰力が求められており、摩擦摺動材をテンショナの中心（ベース部材の中心軸）から離れた位置に配置することによって減衰力を増加させることが提案されている（特許文献１）。

また、特許文献２には、スプリングの外周部に摩擦材を設置するアウターダンピング構造が記載されている。

特表２００９−５３３６１９号公報 特開２００６−１１８６６８号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載された方法では減衰力を増大させることが可能であるものの、近年のエンジンの回転変動の増大に対応するには不十分な場合があり、減衰力のさらなる増大が求められている。

本発明の目的は、より優れた減衰力を有するオートテンショナを提供することにある。

本明細書に開示されたオートテンショナは、軸部と、前記軸部の外側に筒状に設けられ、前記軸部とともに保持部を形成する外筒部とを有するブラケットと、前記軸部に嵌合された筒状部と、前記筒状部の上部から径外方向に延在する端部とを有し、前記軸部の軸回り方向に揺動可能に設けられたアームと、前記アームの端部に取り付けられたプーリと、
前記軸部の外側を囲み、前記軸部の軸回り方向に前記アームを付勢する捩りコイルばねと、前記捩りコイルばねの外方に配置され、前記外筒部の内周面又は前記軸部の表面を摺動するダンピング部材とを備える。前記捩りコイルばねの一端はスプリング押し当て部において前記アームに係止されており、前記ダンピング部材は、上部に前記アーム又は前記軸部と接触するテーパー面が形成され、前記アームと前記捩りコイルばねとの間に設けられた摺動材を有しており、前記摺動材は、前記軸部の軸方向に圧縮される前記捩りコイルばねの伸長によって上方又は下方へ付勢されるとともに、前記テーパー面と前記アーム又は前記軸部との接触によって上方又は下方への付勢力が径方向外方への押し力に変換される。

本明細書に開示されたオートテンショナによれば、優れた減衰力を実現することができる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るオートテンショナ１の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、当該オートテンショナ１の断面図である。 図２は、オートテンショナ１に用いられるダンピングリング２１を示す斜視図である。 図３は、図１（ａ）、（ｂ）に示すオートテンショナ１及びベルト駆動装置を概略的に示す図である。 図４は、オートテンショナ１の変形例の構成を示す断面図である。

−オートテンショナの構成−
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係るオートテンショナ１の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、当該オートテンショナ１の断面図である。図１（ａ）は、ブラケット９側（下方）からオートテンショナ１を見た図であるが、摺動材１７とスプリング押し当て部２０とを透視して示している。図１（ｂ）は、プーリ７の軸とブラケット９の軸及び摺動材１７を通る断面を示している。なお、本明細書では便宜上、軸部９ａの軸方向を上下方向とし、ブラケット９側を下方、プーリ７側を上方として説明する。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のオートテンショナ１は、ブラケット９と、アーム５と、プーリ７とを備えている。

ブラケット９は、軸部９ａと、軸部９ａの外側に筒状に設けられ、軸部９ａとともに保持部１２を形成する外筒部９ｂとを有している。ブラケット９は、エンジン等に固定される。ブラケット９は例えばアルミニウム等の金属で構成され、その全体は公知の方法により一体的に成型可能である。

アーム５は、軸部９ａに嵌合された筒状部５ａと、筒状部５ａの上部から径外方向に延在する端部５ｂとを有している。アーム５は、軸部９ａの軸回り方向に揺動可能にブラケット９に取り付けられている。アーム５はアルミニウム等の金属で構成され、公知の方法で成型可能である。

プーリ７は、アーム５の端部５ｂ上にボルト２３を用いて回転自在に支持されており、ボールベアリングやダストシールド等を有している。プーリ７には、車両等の補機を駆動するためのベルトが巻き掛けられている。オートテンショナ１からベルトへは、プーリ７を介して所定の張力が付与される。

軸部９ａと外筒部９ｂとで形成される空間（保持部１２）には、捩りコイルばね１１が設置される。捩りコイルばね１１は、軸部９ａ及び筒状部５ａの外側を囲み、軸部９ａの軸回り方向にアーム５を付勢する。捩りコイルばね１１の一端はスプリング押し当て部２０においてアーム５に係止され、他端がブラケット９に係止されている。この構成により、捩りコイルばね１１は、プーリ７を通してベルトに張力を与えることができる。捩りコイルばね１１の軸は、軸部９ａの軸とほぼ一致している。捩りコイルばね１１は、シリコンクロム銅等の金属又は金属化合物で構成されていることが好ましい。

また、捩りコイルばね１１の外方には、外筒部９ｂの内周面又は軸部９ａの表面を摺動するダンピングリング（ダンピング部材）２１が配置されている。図１では、ダンピングリング２１が外筒部９ｂの内周面を摺動する例を示している。ダンピングリング２１としては、例えばナイロン、ポリエチレン、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）等の熱可塑性樹脂等で構成されたスプリングサポートが用いられる。

図２は、オートテンショナ１に用いられるダンピングリング２１を示す斜視図である。同図に示すように、ダンピングリング２１は筒状または一部が欠けた筒状をしており、捩りコイルばね１１の上部を囲む側壁部２１ａと、アーム５と接触するテーパー面１０が上部に形成され、アーム５と捩りコイルばね１１との間に設けられた摺動材１７とを有している。ダンピングリング２１は、捩りコイルばね２１を自然状態から下方に向かって圧縮するように設置される。なお、後述のように、摺動材１７のテーパー面１０がアーム５のテーパー面ではなく、軸部９ａの表面のテーパー面と接触する構成を採用することもできる。

摺動材１７の下面は捩りコイルばね１１の上端と接している。摺動材１７は、軸部９ａの軸方向に圧縮される捩りコイルばね１１の伸長によって上方へ付勢される。摺動材１７にテーパー面１０が形成されていることで、テーパー面１０とアーム５との接触によって上方への付勢力が径方向外方への押し力に変換される。

テーパー面１０及び摺動材１７が設けられる範囲は特に限定されないが、スプリング押し当て部２０から９０°ずれた位置を中心として±９０°以下の位置に形成されていれば好ましい。特に、テーパー面１０は、ベルトから軸荷重を受ける位置（図１（ａ）参照）と反対側の位置に設けられていれば後述のようにより高いダンピング力を生じさせることができるので、好ましい。

テーパー面１０のテーパー角は特に限定されないが、荷重Ｆ２を荷重Ｆ３へと効果的に変換できる角度であればよい。アーム５のうちテーパー面１０と接する部分は、テーパー面１０と十分に接触できるようにテーパー面１０に対応するテーパー面を有していてもよい。

また、ダンピングリング２１と捩りコイルばね１１の上部との間にはダンピング補助部材１５が設けられている。ダンピング補助部材１５は、捩りコイルばね１１から加わる力がダンピングリング２１に均一に伝わるように設けられた部材であり、例えば、金属（アルミニウム、鉄等）あるいは樹脂（ナイロン、ポリアミド、変成ポリアミド等）で構成されていてもよい。

本実施形態のオートテンショナ１において、アーム５が捩り方向（図１（ａ）に示す筒状部５ａにおける反時計回りの方向）に移動した場合、アーム５の係止部を支点として捩りコイルばね１１が当該端部からある角度（例えば９０°）ずれた方向に移動する。すると、捩りコイルばね１１はダンピング補助部材１５と当接し、ダンピング補助部材１５を介して捩りコイルばね１１からダンピングリング２１へと荷重Ｆ１＋Ｆ１’が加わる。

ここで、荷重Ｆ１は、スプリング押し当て部２０を中心とした捩りコイルばね１１の回転力による押し力であり、荷重Ｆ１’は捩りコイルばね１１の径が大きくなることにより生じる押し力である。

また、捩りコイルばね１１からダンピングリング２１へは上方に向かって荷重Ｆ２が加わるが、摺動材１７の上部にテーパー面１０が形成されていることにより、荷重Ｆ２は径方向外方への荷重Ｆ３に変換される。

以上のように、本実施形態のオートテンショナ１では、ベルトから軸荷重を受けた場合にダンピングリング２１にＦ１＋Ｆ１’＋Ｆ３の押し力が加わることになり、ダンピングリング２１とブラケット９との間に生じる摩擦力を従来のオートテンショナに比べて大きくすることができる。そのため、本実施形態のオートテンショナ１では、従来よりも高い減衰力を得ることができる。また、本実施形態のオートテンショナ１は、従来のオートテンショナの形状を大きく変更することなく、アーム５の変位を低減し、高ダンピング化が可能になっている。

また、テーパー面１０が、スプリング押し当て部２０から９０°ずれた位置を中心として±９０°以下の位置に形成されていることにより、より効果的に減衰力を向上させることができる。

また、テーパー面１０の位置を、ベルトからオートテンショナ１に加わる軸荷重の反対側とすることで、荷重Ｆ３の方向と荷重Ｆ１、Ｆ１’の方向とを一致させることができ、アーム５の傾きを防止することができる。従って、この構成によれば、摺動材１７の偏摩耗を防止してオートテンショナ１の長寿命化を図ることができる。また、ベルトの偏りにより生じる音（ミスアラインメント異音）を防止することもできる。

−ベルト駆動装置の構成−
図３は、本実施形態に係るオートテンショナ１及びベルト駆動装置を概略的に示す図である。

オートテンショナ１は、捩りコイルばね１１（図１（ｂ）参照）によって生じたトルクをプーリ７を介して補機駆動用のベルト２２に伝える。ベルト駆動装置は、例えば駆動プーリ４、プーリ２ａ、２ｂを有している。オートテンショナ１のアーム５は、ベルト２２の張力が一定になるように回動する。つまり、ベルト２２の張力が増大したときには、捩りコイルばね１１の捩りトルクに抗して付勢方向と逆の方向（アーム５の捩り方向）に回動する。一方、ベルト２２の張力が減少したときには、アーム５が捩りコイルばね１１の捩りトルクにより、捩りコイルばね１１の付勢方向に回動する。

本実施形態のオートテンショナ１は高いダンピング性能を有しており、ベルト２２の張力が増大した場合には、ダンピングリング２１と外筒部９ｂとの間の摺動抵抗が大きくなるので、アーム５の回動が効果的にダンピングされる。このため、エンジンの回転変動が増大した場合であっても、アーム５の振幅を効果的に低減させ、ベルト２２に安定した張力を与えることが可能となっている。

なお、以上で説明したオートテンショナ１及びベルト駆動装置の構成は、実施形態の一例であって、各部材の構成、形状、配置、構成材料等は本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。

例えば、図１では筒状部５ａが軸部９ａの外側を覆うように軸部９ａに嵌め込まれているが、図４に示すように、筒状の軸部９ａがアーム５の筒状部５ａの外側を覆うように筒状部５ａに嵌め込まれていてもよい。この場合、アーム５は捩りコイルばね１１の外側を覆う部分５ｃを有している。

図４に示すオートテンショナの変形例において、ダンピングリング２１は、部分５ｃと捩りコイルばね１１との間に設けられるとともに、捩りコイルばね１１の下方（軸部９ａの軸方向のうちプーリ７と逆側の方向）に位置する摺動材１７を有する。摺動材１７の一部（下部）にはテーパー面１０ｘが形成されており、テーパー面１０ｘは、テーパー面１０ｘに対応する軸部９ａの表面と接触する。

この変形例では、摺動材１７のテーパー面１０と軸部９ａとの接触によって下方への付勢力が径方向外方への押し力に変換されるので、図１に示す構成と同様のダンピング性能を得ることができる。

以上説明したように、本発明の一例に係るオートテンショナは、各種車両等に適用されうる。

１ オートテンショナ
２ａ、２ｂ プーリ
４ 駆動プーリ
５ アーム
５ａ 筒状部
５ｂ 端部
７ プーリ
９ ブラケット
９ａ 軸部
９ｂ 外筒部
１０ テーパー面
１１ 捩りコイルばね
１２ 保持部
１５ ダンピング補助部材
１７ 摺動材
２０ スプリング押し当て部
２１ ダンピングリング
２１ａ 側壁部
２２ ベルト
２３ ボルト
Ｆ１、Ｆ１’、Ｆ２、Ｆ３ 荷重

Claims (3)

1. 軸部と、前記軸部の外側に筒状に設けられ、前記軸部とともに保持部を形成する外筒部とを有するブラケットと、
   前記軸部に嵌合された筒状部と、前記筒状部の上部から径外方向に延在する端部とを有し、前記軸部の軸回り方向に揺動可能に設けられたアームと、
   前記アームの端部に取り付けられたプーリと、
   前記軸部の外側を囲み、前記軸部の軸回り方向に前記アームを付勢する捩りコイルばねと、
   前記捩りコイルばねの外方に配置され、前記外筒部の内周面又は前記軸部の表面を摺動するダンピング部材とを備え、
   前記捩りコイルばねの一端はスプリング押し当て部において前記アームに係止されており、
   前記ダンピング部材は、上部に前記アーム又は前記軸部と接触するテーパー面が形成され、前記アームと前記捩りコイルばねとの間に設けられた摺動材を有しており、
   前記摺動材は、前記軸部の軸方向に圧縮される前記捩りコイルばねの伸長によって上方又は下方へ付勢されるとともに、前記テーパー面と前記アーム又は前記軸部との接触によって上方又は下方への付勢力が径方向外方への押し力に変換されるオートテンショナ。
2. 請求項１に記載のオートテンショナにおいて、
   前記テーパー面は、前記スプリング押し当て部から９０°ずれた位置を中心として±９０°以下の位置に形成されるオートテンショナ。
3. 請求項１又は２に記載のオートテンショナにおいて、
   前記プーリはベルトに張力を与え、
   前記テーパー面は、前記ベルトから軸荷重を受ける位置と反対側の位置に設けられているオートテンショナ。

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